تكنولوجيا

اكتشف العلماء الروس كيفية تحسين خصائص الصلب 100 مرة

البشرية تعلمت منذ قرونالتعامل مع المعادن. مع اكتشاف طرق للعمل مع المعادن ، حسّن الناس الحدادة ، في محاولة لتحسين خصائص المنتجات المعدنية. تم استخدام كل شيء: تصلب ، إنشاء السبائك ، طلاء المعادن بمواد خاصة ، وهلم جرا. ولكن في مرحلة معينة لم يكن هذا كافيا. ثم جاءت التكنولوجيا العالية لانقاذ. ومؤخرا ، وجدت مجموعة من العلماء الروس وسيلة لتحسين بعض خصائص الصلب 100 مرة.

التكنولوجيا الجديدة ستجعل الفولاذ أقوى بكثير وأكثر مقاومة للتلف.

وفقا لنشر Eurekalert ، من أجل التنميةيقف علماء من جامعة تومسك للفنون التطبيقية (TPU) على المنهجية الجديدة ، وقد تم نشر نتائج الدراسة في مجلة تكنولوجيا السطح والطلاء وتم تقديمها في المؤتمر الخاص بالتعديل السطحي للمواد بواسطة الحزم الأيونية (SMMIB) 2019.

لماذا كان من الضروري تحسين خصائص المعادن؟

الحقيقة هي أن لهذا اليوم الطريق الرئيسيلإعطاء الصلب (والمعادن الأخرى) خصائص مفيدة مثل القوة ومقاومة التآكل وما إلى ذلك هي عملية تسمى "صناعة السبائك". المنشطات ، بعبارات بسيطة ، إضافة مواد إضافية (شوائب) إلى تركيبة المعادن لتغيير الخواص الفيزيائية والكيميائية للمادة المطلوبة. اليوم ، تم الإبلاغ عن أساليب صناعة السبائك التقليدية قد استنفدت إمكاناتها التكنولوجية. لذلك ، تتعرض المعادن بشكل متزايد لحزم الجسيمات المشحونة ، وتدفقات البلازما والإشعاع الليزر من أجل تحقيق النتائج المرجوة.

هذا مثير للاهتمام: ما هو المعدن الأكثر في الكون

زرع ايون (ايون المنشطات) هوإحدى الطرق التي تسمح لك بتغيير التكوين الأولي للطبقات السطحية والبنية المجهرية ومورفولوجيا الطبقات التي تحدد خصائص مثل مقاومة التآكل ومقاومة التآكل والقوة ، إلخ. طور علماء تومسك طريقة جديدة لزرع الأيونات ، مما يوسع مجال تطبيق الأسلوب في الصناعة بشكل كبير. وفقًا لرئيس مختبر زرع الأيونات عالية الكثافة ، ألكساندر ريابتشيكوف ، تمكنوا من زيادة مقاومة التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ بأكثر من مائة مرة.

الإعداد التجريبي لزيادة قوة الصلب

بالإضافة إلى ذلك ، هذه التكنولوجيا تسمحلإنتاج قطع الغيار والمنتجات ذات الخصائص السطحية المحددة المطلوبة. على سبيل المثال ، يتم تشكيل طبقة حاجز (أي الطبقة الخارجية لمقال) عن طريق تعاطي أيون من الزركونيوم مع التيتانيوم ، مما يمنع تغلغل الأكسجين. يمكن استخدام هذا لزيادة عمر الخدمة وسلامتها أثناء التشغيل ، على سبيل المثال ، في محطات الطاقة النووية واستخدام هذه المعادن في المفاعلات النووية.

الاستخدام الصناعي الحالي للأيوناتيقتصر تعاطي المنشطات على السُمك الصغير للطبقات المشبعة بالأيونات المشكَّلة. وهذه هي المشكلة الرئيسية التي لا تسمح باستخدام نهج جديد لإنتاج المعادن من نوع جديد. ولكننا نقترح زيادة عمق تغلغل الأيونات في المادة من خلال تعزيز انتشار الإشعاع الناجم عن الحزم الأيونية عالية الكثافة ، والتي هي أعلى من اثنين إلى ثلاثة أوامر من حجم تلك المستخدمة في زرع الأيونات التقليدية "، وقال الكسندر Ryabchikov.

وبالتالي ، سيكون من الممكن ، وفقا للعلماء ،لتحقيق نتائج أفضل عند إنشاء معادن عالية القوة ومقاومة للاهتراء. نتائج المختبر تؤكد هذه الفرضية. تحتوي العينات الفولاذية المنشأة على طبقة سطحية بعمق عدة مئات من المليمترات ، في حين أن الطرق الأخرى لتعاطي المنشطات الأيونية تسمح بعمق بضع عشرات فقط من نانومتر. يؤكد المؤلفون على أن استخدام التكنولوجيا الجديدة سيمكن إنتاج المعادن بخصائص فريدة ، مما سيمكن من تحسين جودة المنتجات بعشرات المرات.